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C++怎么实现最长公共子序列_C++动态规划经典【DP】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-26 14:37:56

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来源于php中文网

原创

dpi定义为s1[0..i-1]与s2[0..j-1]的lcs长度,因可自然处理空串边界(i=0或j=0时值为0),避免负下标越界;初始化用vector(m+1,vector(n+1,0)),状态转移分字符相等(dpi-1+1)与不等(max(dpi-1,dpi))两种情况。

c++怎么实现最长公共子序列_c++动态规划经典【dp】

为什么 dp[i][j] 要定义为 s1[0..i-1]s2[0..j-1] 的 LCS 长度

因为下标从 0 开始时,空字符串对应长度为 0,i=0j=0 就能自然表示“其中一个串为空”,边界初始化直接设为 0。如果定义成 s1[0..i],就得额外处理负下标或偏移,容易在循环里越界或漏初始化。

常见错误现象:dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1 时没判 i > 0 && j > 0,导致访问 dp[-1][-1](实际是内存越界);或者初始化时只填了 dp[0][*] 却忘了 dp[*][0],结果所有以 s2 首字符开头的匹配都出错。

  • 初始化二维数组:用 vector<vector>> dp(m+1, vector<int>(n+1, 0))</int></vector>,其中 m = s1.size(), n = s2.size()
  • 状态转移必须分两种情况:s1[i-1] == s2[j-1] 时取 dp[i-1][j-1] + 1;否则取 max(dp[i-1][j], dp[i][j-1])
  • 不要在循环里写 dp[i][j] = max(dp[i-1][j-1] + (s1[i]==s2[j] ? 1 : 0), ...) —— 这混淆了“是否相等”和“是否能继承对角线”的逻辑,会漏掉不相等时的横向/纵向最大值

如何还原 LCS 字符串而不是只返回长度

只存长度的 dp 表无法回溯路径,必须边填表边记录决策,或填完后反向扫描。推荐后者:从 dp[m][n] 出发,往左上回退,遇到相等字符就加入结果,注意不是所有 dp[i-1][j-1] + 1 == dp[i][j] 都说明字符匹配——只有当 s1[i-1] == s2[j-1] 且该等式成立时才算。

常见错误现象:回溯时无条件执行 i--, j--,导致跳过本应向左或向上走的分支;或把结果字符串顺序搞反(没 reverse),输出的是逆序 LCS。

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  • 回溯循环条件是 i > 0 && j > 0,不是 i >= 0 && j >= 0
  • 判断匹配:仅当 s1[i-1] == s2[j-1] 时,把 s1[i-1] 推入临时字符串,并执行 i--, j--
  • 否则,比较 dp[i-1][j]dp[i][j-1]:哪个大就往哪走;相等时任意选一个(不影响长度,但影响具体子序列,题目没要求唯一解就可任选)

string 传参用 const 引用,但 dp 数组别用 vector<string></string>

求长度时,dpint 足够;若误用 vector<vector>></vector> 存每个位置的 LCS 字符串,时间与空间直接爆炸——每次状态转移都要字符串拼接(O(len)),最坏总复杂度 O(mn×min(m,n)),远超标准 O(mn)。

使用场景:只要求长度,绝对不要建 string 二维表;需要输出方案时,先用 int 表算出长度,再单独一次 O(m+n) 回溯构造字符串。

  • 性能影响:对两个长度 1000 的字符串,int 表约 4MB 内存,string 表可能超 500MB 且超时
  • 兼容性:C++11 起 std::string 移动语义缓解部分问题,但无法改变算法复杂度本质
  • 参数写法示例:int lcs(const string& s1, const string& s2) —— 避免拷贝,又不会意外修改原串

边界测试容易漏掉空串或单字符

空串是合法输入,s1 = "" 时答案必须是 0;单字符情形(如 s1="a", s2="b")会暴露状态转移是否漏判相等情况。很多实现能过样例但挂在这类 case 上。

错误信息示例:runtime error: index -1 out of bounds for type 'int [1001][1001]',往往是因为没把 ij 的有效范围控制在 [1, m][1, n],却用 i-1 当数组下标去访问固定大小数组。

  • 务必测:lcs("", "abc") → 0lcs("x", "x") → 1lcs("ab", "ba") → 1(不是 2)
  • 如果用静态数组如 int dp[1005][1005],循环变量要从 1 开始,且确保输入长度 ≤ 1000
  • vector 更安全,但别写成 dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + (s1[i]==s2[j]) —— 这里 i 是从 0 开始的下标,而 dp 定义是基于长度的,下标错位必崩
事情说清了就结束

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